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芒属植物属禾本科(Gramineae.Poaceae)黍亚科(Sub am.Panico ide ae)须芒草族(Trib.Andropogoneae Dumortier)甘蔗亚族(Saccharinae),多年生C4草本植物,起源于东亚,广泛分布于亚洲和太平洋岛屿地区。中国芒属植物有7个种,其中常见的种有荻(Miscanthus sacchariflorus)、南荻(Miscanthus lutarioriparius)、芒(Miscanthus sinensis)、五节芒(Miscanthus floridulus)。芒属植物具有分布广泛、适应性强、生物产量高、木质纤维素含量高等特点,是最具有开发应用价值的能源植物之一。木质纤维素组分含量和生物质产量是评价纤维素类能源植物最重要的两个指标,而对其系统的研究鲜有报道,因此有必要对中国芒属植物种质资源的木质纤维素组分含量和与产量相关的生物学性状进行系统的研究。
本试验以中国179份不同生态区的六种野生芒属种质资源为研究对象,包括荻、南荻、芒、五节芒、双药芒和杂交种,采用HPLC-ELSD和UV-Vis测定其茎杆木质纤维素组分含量,并对株高、茎杆直径、叶片宽度、花期、越冬性和生物质产量等生物学性状进行调查;分析中国芒属种质资源茎杆组分和生物学性状的差异以及经度、纬度和海拔等地理因素对其的影响,以期评价芒属种质资源,从而筛选表现优异的生态群体。本研究得到的主要结果如下:
1.精确测定芒属植物茎杆纤维素、半纤维素、木质素、萃取物和灰分的含量,结果显示:纤维素、半纤维素和木质素的平均含量分别为38.38±3.52%、24.23±4.21%、17.66±1.56%。
2.对比分析荻、南荻、芒、五节芒、双药芒和杂交种等不同种芒属植物的茎杆组分,结果表明:不同种的芒属植物茎杆组分均表现出显著差异,荻和南荻的纤维素含量最高,分别为39.25±3.06%和39.97±3.96%;荻的半纤维含量最高,为26.35±3.73%,且与其他五种芒属材料差别显著;杂交种的木质素含量最低;荻和杂交种的全纤维素与木质素含量的比值最大,即荻的生物质品质要优于其它的芒属植物。
3.对芒属植物的株高、茎杆直径、叶宽、生物产量等生物学性状进行调查,分析结果显示,不同种以及同种不同生态区的芒属植物生物学性状和茎杆组分都表现出显著差异,且杂交种优势明显,其生物质产量为33.63t·hm-2,高于其它芒属植物,比芒的生物质产量高两倍以上。
4.分析经度、纬度、海拔等地理因素对芒属植物茎杆组分和生物学性状的影响,结果显示:生物学性状和茎杆组分与地理因素之间有较强的相关性,芒属植物茎杆中半纤维素含量与纬度呈正相关,萃取物含量与纬度呈负相关,半纤维素和灰分含量与经度呈正相关;芒属植物的株高与纬度呈负相关,茎杆直径和叶片宽度都与海拔呈正相关。因地理位置不同,生物性状、产量和品质差异极其显著,东北地区和西北地区的半纤维含量高,南方的半纤维素含量低。
5.分析不同生态区芒属植物的茎杆组分和生物学性状,结果显示:不同生态区的芒属植物差异显著,且不同生态区均有地方性优势的生态群体。中温带和暖温带荻的纤维素含量和生物学性状方面均表现优异;亚热带荻和南荻的生物质产量高,而芒和五节芒的纤维素含量高;热带的芒和五节芒全纤维含量较同区的双药芒高。杂交种优势明显,尤其亚热带的杂交种,其生物质产量和全纤维素含量均高于同区的其它芒属植物。
综上所述,对全国野生芒属种质资源茎杆组分含量和生物学性状进行系统研究,并按生态区进行评价,这为选育在生产上有应用潜力的适应不同生态坏境的优异芒属品种或品系奠定了科学基础。
本试验以中国179份不同生态区的六种野生芒属种质资源为研究对象,包括荻、南荻、芒、五节芒、双药芒和杂交种,采用HPLC-ELSD和UV-Vis测定其茎杆木质纤维素组分含量,并对株高、茎杆直径、叶片宽度、花期、越冬性和生物质产量等生物学性状进行调查;分析中国芒属种质资源茎杆组分和生物学性状的差异以及经度、纬度和海拔等地理因素对其的影响,以期评价芒属种质资源,从而筛选表现优异的生态群体。本研究得到的主要结果如下:
1.精确测定芒属植物茎杆纤维素、半纤维素、木质素、萃取物和灰分的含量,结果显示:纤维素、半纤维素和木质素的平均含量分别为38.38±3.52%、24.23±4.21%、17.66±1.56%。
2.对比分析荻、南荻、芒、五节芒、双药芒和杂交种等不同种芒属植物的茎杆组分,结果表明:不同种的芒属植物茎杆组分均表现出显著差异,荻和南荻的纤维素含量最高,分别为39.25±3.06%和39.97±3.96%;荻的半纤维含量最高,为26.35±3.73%,且与其他五种芒属材料差别显著;杂交种的木质素含量最低;荻和杂交种的全纤维素与木质素含量的比值最大,即荻的生物质品质要优于其它的芒属植物。
3.对芒属植物的株高、茎杆直径、叶宽、生物产量等生物学性状进行调查,分析结果显示,不同种以及同种不同生态区的芒属植物生物学性状和茎杆组分都表现出显著差异,且杂交种优势明显,其生物质产量为33.63t·hm-2,高于其它芒属植物,比芒的生物质产量高两倍以上。
4.分析经度、纬度、海拔等地理因素对芒属植物茎杆组分和生物学性状的影响,结果显示:生物学性状和茎杆组分与地理因素之间有较强的相关性,芒属植物茎杆中半纤维素含量与纬度呈正相关,萃取物含量与纬度呈负相关,半纤维素和灰分含量与经度呈正相关;芒属植物的株高与纬度呈负相关,茎杆直径和叶片宽度都与海拔呈正相关。因地理位置不同,生物性状、产量和品质差异极其显著,东北地区和西北地区的半纤维含量高,南方的半纤维素含量低。
5.分析不同生态区芒属植物的茎杆组分和生物学性状,结果显示:不同生态区的芒属植物差异显著,且不同生态区均有地方性优势的生态群体。中温带和暖温带荻的纤维素含量和生物学性状方面均表现优异;亚热带荻和南荻的生物质产量高,而芒和五节芒的纤维素含量高;热带的芒和五节芒全纤维含量较同区的双药芒高。杂交种优势明显,尤其亚热带的杂交种,其生物质产量和全纤维素含量均高于同区的其它芒属植物。
综上所述,对全国野生芒属种质资源茎杆组分含量和生物学性状进行系统研究,并按生态区进行评价,这为选育在生产上有应用潜力的适应不同生态坏境的优异芒属品种或品系奠定了科学基础。